Primjena lasera velike snage u visokotehnološkoj i teškoj industriji

U posljednje tri godine, zbog pandemije, stopa rasta potražnje za industrijskim laserima se usporila. Međutim, razvoj laserske tehnologije nije stao. U području vlaknastih lasera, uzastopno su lansirani ultra-snažni vlaknasti laseri od 60 kW i više, podižući snagu industrijskih lasera na višu razinu.

Kolika je potražnja za laserima velike snage iznad 30 000 W?

Za višemodne kontinuirane vlaknaste lasere, povećanje snage dodavanjem modula čini se kao dogovoreni način. U posljednjih nekoliko godina snaga se povećavala za 10 000 vata svake godine. Međutim, realizacija industrijskog rezanja i zavarivanja za lasere ultra visoke snage još je teža i zahtijeva veću stabilnost. U 2022. godini snaga od 30.000 vata koristit će se u velikim razmjerima u laserskom rezanju, a oprema od 40.000 vata trenutno je u fazi istraživanja za primjenu u malim razmjerima.

U eri kilovatnih vlaknastih lasera, snage ispod 6 kW mogu se koristiti za rezanje i zavarivanje većine uobičajenih metalnih proizvoda, kao što su dizala, automobili, kupaonice, kuhinjsko posuđe, namještaj i šasije, s debljinama koje ne prelaze 10 mm za limove i cijevi. Brzina rezanja lasera od 10.000 W dvostruko je veća od brzine rezanja lasera od 6.000 W, a brzina rezanja lasera od 20.000 W više je od 60% veća od brzine rezanja lasera od 10.000 W. Također probija granicu debljine i može rezati ugljični čelik preko 50 mm, što je rijetkost kod općih industrijskih proizvoda. Što je s laserima velike snage iznad 30 000 vata?

Primjena lasera velike snage za poboljšanje kvalitete brodogradnje

U travnju ove godine, francuski predsjednik Macron posjetio je Kinu, u pratnji tvrtki poput Airbusa, DaFei Shippinga i francuskog dobavljača električne energije Électricité de France.

Francuski proizvođač zrakoplova Airbus objavio je da je s Kinom sklopio ugovor o kupnji 160 zrakoplova ukupne vrijednosti od približno 20 milijardi dolara. Također će graditi drugu proizvodnu liniju u Tianjinu. Kineska brodogradilišna grupa (China Shipbuilding Group Corporation) potpisala je sporazum o suradnji s francuskom tvrtkom DaFei Shipping Group, koji uključuje izgradnju 16 super velikih kontejnerskih brodova tipa 2, vrijednih preko 21 milijarde juana. China General Nuclear Power Group i Électricité de France imaju blisku suradnju, a nuklearna elektrana Taishan je klasičan primjer.

Laserska oprema velike snage od 30 000 do 50 000 W ima mogućnost rezanja čeličnih ploča debljine veće od 100 mm. Brodogradnja je industrija koja intenzivno koristi debele metalne ploče, pri čemu tipični komercijalni brodovi imaju čelične ploče trupa debljine preko 25 mm, a veliki teretni brodovi čak i preko 60 mm. Veliki ratni brodovi i super veliki kontejnerski brodovi mogu koristiti specijalne čelike debljine 100 mm. Lasersko zavarivanje ima veće brzine, manje toplinskih deformacija i ponovne obrade, veću kvalitetu zavara, smanjenu potrošnju dodatnog materijala i značajno poboljšanu kvalitetu proizvoda. Pojavom lasera s desecima tisuća vata snage, više nema ograničenja u laserskom rezanju i zavarivanju za brodogradnju, što otvara veliki potencijal za buduću zamjenu.

Luksuzni kruzeri smatraju se vrhuncem brodogradnje, tradicionalno monopolizirane od strane nekoliko brodogradilišta poput talijanskog Fincantierija i njemačkog Meyer Werfta. Laserska tehnologija se intenzivno koristi za obradu materijala u ranim fazama izgradnje brodova. Planirano je da prvi kineski kruzer bude porinut do kraja 2023. godine. China Merchants Group je također unaprijedila izgradnju centra za lasersku obradu u Nantong Haitongu za svoj projekt proizvodnje kruzera, koji uključuje proizvodnu liniju tankih ploča laserskim rezanjem i zavarivanjem velike snage. Očekuje se da će ovaj trend primjene postupno prodrijeti i u civilne komercijalne brodove. Kina ima najviše narudžbi za brodogradnju na svijetu, a uloga lasera u rezanju i zavarivanju debelih metalnih ploča nastavit će rasti.

Primjena lasera od 10 kW+ u zrakoplovstvu

Zrakoplovni transportni sustavi prvenstveno uključuju rakete i komercijalne zrakoplove, pri čemu je smanjenje težine ključni faktor. To nameće nove zahtjeve za rezanje i zavarivanje aluminijskih i titanovih legura. Laserska tehnologija je ključna za postizanje visokopreciznih procesa zavarivanja i rezanja. Pojava lasera velike snage od 10 kW+ donijela je sveobuhvatna poboljšanja u zrakoplovnom području u smislu kvalitete rezanja, učinkovitosti rezanja i visoke integracije inteligencije. 

U proizvodnom procesu zrakoplovne industrije postoje mnoge komponente koje zahtijevaju rezanje i zavarivanje, uključujući komore za izgaranje motora, kućišta motora, okvire zrakoplova, panele repnih krila, saćaste strukture i glavne rotore helikoptera. Ove komponente imaju izuzetno stroge zahtjeve za sučelja rezanja i zavarivanja.

Airbus već dugo koristi lasersku tehnologiju velike snage. U proizvodnji zrakoplova A340, sve unutarnje pregrade od aluminijske legure zavarene su laserima. Postignut je revolucionaran napredak u laserskom zavarivanju obloga i nosača trupa, što je implementirano na Airbusu A380. Kina je uspješno probno letjela domaćim velikim zrakoplovom C919 i isporučit će ga ove godine. Tu su i budući projekti poput razvoja C929. Može se predvidjeti da će laseri u budućnosti imati mjesto u proizvodnji komercijalnih zrakoplova.

Laserska tehnologija može pomoći u sigurnoj izgradnji nuklearnih elektrana

Nuklearna energija je novi oblik čiste energije, a Sjedinjene Države i Francuska imaju najnapredniju tehnologiju u izgradnji nuklearnih elektrana. Nuklearna energija čini otprilike 70% francuske opskrbe električnom energijom, a Kina je surađivala s Francuskom u ranim fazama izgradnje nuklearnih elektrana. Sigurnost je najvažniji aspekt nuklearnih energetskih postrojenja, a postoje mnoge metalne komponente sa zaštitnim funkcijama koje zahtijevaju rezanje ili zavarivanje.

Kineska neovisno razvijena MAG tehnologija zavarivanja s laserskim inteligentnim praćenjem masovno je primijenjena u čeličnoj oblogi kupole i cijevi blokova 7 i 8 u nuklearnoj elektrani Tianwan. Prvi robot za zavarivanje prodornim rukavcima nuklearne kvalitete trenutno se priprema.

Slijedeći trend razvoja lasera, Teyu je lansirao CWFL-60000 ultravisoke snage hladnjak s vlaknastim laserom

Teyu je pratio trend razvoja lasera te je razvio i proizveo CWFL-60000 laserski hladnjak ultra visoke snage s vlaknima, koji osigurava stabilno hlađenje za lasersku opremu od 60 kW. S dvostrukim neovisnim sustavom kontrole temperature, sposoban je hladiti i lasersku glavu visoke temperature i laserski izvor niske temperature, pružajući stabilan izlaz za lasersku opremu i učinkovito jamčeći brz i učinkovit rad strojeva za lasersko rezanje velike snage. 

Proboj u laserskoj tehnologiji stvorio je široko tržište za opremu za lasersku obradu. Samo s pravim alatima može se ostati ispred u žestokoj tržišnoj konkurenciji. S potrebom za transformacijom i modernizacijom u vrhunskim primjenama poput zrakoplovstva, brodogradnje i nuklearne energije, potražnja za obradom debelih čeličnih ploča raste, a laseri velike snage pomoći će u ubrzanom razvoju industrije. U budućnosti će se laseri ultra visoke snage, snage preko 30 000 W, uglavnom koristiti u područjima teške industrije kao što su energija vjetra, hidroenergija, nuklearna energija, brodogradnja, rudarski strojevi, zrakoplovstvo i zrakoplovstvo.